山核桃外蒲壳成分与功能研究进展

2013-01-30申秀英毛建卫蔡成岗

食品研究与开发 2013年21期

申秀英，毛建卫，2，蔡成岗

（1.浙江科技学院生物与化学工程学院，浙江杭州310023；2.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，310023；3.浙江树人大学生物与环境工程学院，浙江杭州310015）

山核桃（Juglans mandshurica Maxim）是胡桃科山核桃属木本植物，果实含有蛋白质、不饱和脂肪酸、必需氨基酸、多种矿物质和维生素，具有降血脂、补肾等多种显著功效；山核桃外果皮称为外蒲壳，未成熟时含有单宁和胡桃醌等成分，具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化和镇痛等作用。我国传统中药用外蒲壳治疗胃病和皮肤病，有一定的疗效。文章回顾了山核桃外蒲壳中的主要功效成分和利用进展，拟为其高效开发利用提供参考。

1 山核桃外蒲壳的功能

1.1 抑菌杀虫活性

山核桃外蒲壳对多种食源性致病菌、人体致病菌和植物致病菌具有抑制活性。研究人员采用甲醇浸提山核桃外蒲壳得到浸膏，再用不同有机溶剂提取后研究不同浸提液对番茄、苹果、小麦和水稻等植物致病菌均有抑制作用，结果表明，正丁醇相的抑菌效果好于氯仿相、石油醚相和乙酸乙酯相[1]，说明抑菌物质为具有一定极性的成分。其中氯仿提取相分离后得到5-羟基-2-甲氧基-1，4-萘醌和-β-谷甾醇，可抑制番茄灰霉病菌和小麦赤霉病菌孢子萌发[2]。

张昕等[3]研究表明，山核桃外蒲壳水提取液对黄瓜枯萎病菌孢子萌发的抑制率为73.9%，芽管长的抑制率为63.5%。对番茄灰霉病菌孢子萌发的抑制率为82.7%，芽管长的抑制率为65.1%，也为山核桃外蒲壳开发利用提供了理论依据。山核桃外蒲壳富含挥发性成分，对人体致病菌如表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、猪霍乱沙门氏菌和肺炎球菌具有良好的抑制作用[4]。经GC/MS 分析和查阅文献，确定出4 种有抑菌作用的成分，分别为胡椒烯（三环倍半萜类化合物）、金合欢醇（萜烯类衍生物）、氧化石竹烯（萜类化合物）、α-杜松醇（醇类化合物），占总挥发性成分的29.11%。山核桃中起抑菌活性作用的主要为胡桃醌，其结构为5-羟基-1，4-萘醌，具有抗氧化、抗菌、镇痛、止血、抑癌等多种生物活性，胡桃醌对癌细胞、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、酵母菌、黑曲霉等均有较好的抑制作用，如表1 所示。

表1 胡桃醌生物活性[5-6]Table 1 Biological activity of juglone

另外，山核桃外蒲壳甲醇提取物药剂对蚜虫具有较好的毒杀作用，其LC50为0.042 8 g/mL，对小菜蛾、斜纹夜蛾的毒杀作用较弱，对朱砂叶螨都没有毒杀作用[7]。山核桃外蒲壳含有的醌类等成分具有良好抑菌效果，可以其开发为新型的生物抑菌剂。

1.2 抗氧化活性

山核桃外蒲壳含有大量多酚、有机酸、苷类和生物碱等成分，具有显著的抗氧化作用，开发潜力大，其中基本酚类物质与普通核桃相似[8]。山核桃外蒲壳提取物能有效地清除·OH，可能主要是通过清除·OH 来达到其抑制脂质过氧化目的[9]。吴峰华等分析了不同提取方法对山核桃外蒲壳中总酚酸及抗氧化活性的影响，结果表明，水提取物、VE、80%乙醇提取物、乙酸乙酯提取物对还原力、DPPH 自由基的清除能力、油脂抗氧化能力等存在一定的差别，主要由于不同溶剂对不同酚类物质的提取量不同，山核桃外蒲壳提取物的抗氧化活性与总酚含量和酚类物质组成均相关[10]。

陈向明等[11]研究了不同溶剂提取山核桃外蒲壳对芝麻油、菜籽油的抗氧化活性的影响，结果表明乙酸乙酯提取液抗氧化效果优于乙醇、水提取液，鞣质抗氧化活性高于黄酮和醌类。万政敏等[12]采用HPLC 分析了山核桃外蒲壳的多酚类物质，酚酸物质共17 种，每百克干物质中没食子酸为146.2 mg，阿魏酸为6.1 mg；8种黄酮类物质中芦丁含量最高，为187.6 mg。山核桃外蒲壳的抗氧化能力取决于其中含有的多酚等成分，目前对其单体成分的分离和研究还需要进一步深入。

1.3 抗肿瘤作用

山核桃外蒲壳具有抗肿瘤的作用，包括对肿瘤细胞的毒性作用、提高免疫能力，影响肿瘤细胞细胞膜等。如氯仿和醋酸乙酯粗提外蒲壳溶液对人白血病细胞株、人胃癌细胞株及人宫颈癌细胞株有明显的细胞毒性作用；外蒲壳冷醇、热醇提取能降低小鼠的胸腺指数，升高荷瘤小鼠的脾指数，延长H22 小鼠的生命[13]。山核桃青皮在临床抗癌应用研究中也有显著效果。以山核桃外蒲壳注射液注射肌肉，能改善癌症症状、部分缩小肿块、提高白血球与血小板[14]。山核桃外蒲壳可能从两方面实现其抗肿瘤作用，一是通过降低血浆及脾细胞中丙二醛，增加超氧化物歧化酶，二是通过促进巨噬细胞的肿瘤坏死因子α-mRNA 的表达，发挥免疫调节作用。如有研究表明，小鼠口服山核桃青皮水提物后，其水提物在体外可协同亚剂量刀豆蛋白A 诱导小鼠脾细胞合成肿瘤坏死因子，在体内也有可能经代谢产生的中间产物影响脾淋巴细胞产生TNF 的功能，或者通过对机体其他系统或途径间接影响脾淋巴细胞功能，增强其产生肿瘤坏死因子[15]。用原位杂交技术也发现山核桃外蒲壳水提物具有促进小鼠巨噬细胞的肿瘤坏死因子α-mRNA 表达的效应[16]。目前还需要加强对山核桃外蒲壳中的抗肿瘤单体成分进行纯化和深入研究，以进一步实现外蒲壳的开发和利用。

1.4 其他作用

1.4.1 镇痛作用

我国中医传统上常将山核桃外蒲壳用于胃痛、腹痛等病的治疗，山核桃外蒲壳也对热传导及化学刺激引起的痛感有明显抑制作用，主要是基于外蒲壳中高含量的钾元素造成脑内低钙高钾条件，进而提高疼痛阈值。

1.4.2 消炎作用

研究人员利用外蒲壳的抑菌作用将其用于青春痘治疗，对炎症病例疗效比较明显[17]。另外对巴豆油所致的小鼠耳壳肿胀、大鼠角叉菜胶性足肿胀以及醋酸引起的小鼠腹腔毛细血管通透性增高，山核桃外蒲壳均有明显的抑制作用。

1.5 外蒲壳中的其他成分

1.5.1 挥发油与脂肪酸

研究人员从山核桃外蒲壳中分离到（反式）-1-（2，6-二羟基-4-甲氧苯基）-3-苯基-2-丙烯-1-酮、β-谷甾醇、十六酸、（Z，Z）-9，12 -十八烷二烯酸、2，3-二羟丙-反-油酸丙酯等65 个挥发油组分[18]，主要属于萜类化合物、烷烃类化合物、醇类化合物、酯类化合物等，其中β-谷甾醇含量较高，采用的研究方法包括固相微萃取结合气质联用技术等。山核桃外蒲壳中还含有十六碳酸、十八碳酸、十六碳烯酸、十八碳烯酸、十八碳二烯酸和十八碳三烯酸等脂肪酸，其中不饱和脂肪酸对人体具有较高的价值[19]。

1.5.2 色素

采用95%乙醇提取山核桃壳棕色素，经AB-8 大孔树脂纯化后，对其生物活性及红外光谱进行研究。棕色素具有一定的抗氧化能力，可以清除·OH 自由基，对酿酒酵母、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、黑曲霉都具有抑制作用，红外光谱分析结果表明该棕色素含有苯环和酚羟基结构。

1.5.3 矿物元素

周靖等测定了山核桃外蒲壳中含有钙、铁、锰，镁，钾，锌，铜等七种元素，采用火焰原子吸收分光光度法定性定量，加标回收率在95.2%～100%之间[20]，山核桃外蒲壳中含有较高的K、Ca 以及Fe、Mn、Zn、Mg、Cu等微量元素[21]。以山核桃外蒲壳为原料，采用热处理法制取碳酸钾，在灰化温度600 ℃，灰化时间6 h，材料粒度5 mm～10 mm，钾得率约30%，纯化后的粗碱煅烧温度600 ℃，煅烧时间0.5 h，制备的碳酸钾产品纯度高达98%[22]，为山核桃外蒲壳利用提供了思路。

2 小结

山核桃是浙江杭州临安市的主要林特产，经济价值很大。山核桃外蒲壳具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化和镇痛等作用同时对胃病和皮肤病有一定的疗效。目前，山核桃外蒲壳主要进行退壳还林、烧制细炭、开发核磷、生产碳酸钾等方面，尚未高效利用，且可产生毒性强、腐蚀性高、强碱性、高有机浓度的有害液体，严重破坏了当地的生态环境。鉴于外蒲壳的潜在价值，开发新型的生物抑菌剂和纯化抗肿瘤制剂将在农业保护、食品防腐、肿瘤防治等方面起到重要作用，对于山核桃外蒲壳的利用、改善环境、提高农村效益都具有重要意义。

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